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第五章制药设备设计与选型第一节制药设备设计与选型的原则和内容•发酵工厂设备分为专业设备、通用设备和非标准设备。专业设备系指发酵罐、糖化锅、精馏塔等专业性较强的设备。泵和风机等称为通用设备；非标准设备是指车间的计量桶、搅拌池等设施。•设备设计与选型的任务是在工艺t计算的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型号和主要尺寸。据此，开始进行车间布置设计，并为后期的非工艺等设计项目打好基础，同时也为设备的制作和采购提供资料。本章主要论述发酵业设备的设计选型和通用设备(与发酵生产密切相关的设备，如泵、空压机、真空泵等)的选型。一、发酵设备的设计与选型原则设备设计选型是否正确恰当，对投资建厂和工厂投产后的运行和维修、工人的劳动强度、产品质量都会有较大的影响；设备的选型，可以反映出所设计工厂的先进性和可靠性，所以设备的工艺设计和选型要考虑以下原则：(1)保证工艺生产过程的正常和安全运行。(2)操作费用低，耗水、电、汽等较少。(3)技术上先进，经济上合理，操作上方便。一、发酵设备的设计与选型原则(4)清洗方便，耐用，易维修。(5)设备结构紧凑，减轻工人的劳动强度，尽量实现机械化和自功化。(6)考虑生产波动和设备平衡，要留有一定的余量和备用设备。(7)尽量减少噪音，符合环保要求。一、发酵设备的设计与选型原则随着科学技术的进步，发酵设备近年来发展很快，特别是引进国外的一些新技术、新设备，如啤酒厂的湿法粉碎设备、快速过滤机、硅藻土过滤机、计算机控制糖化和发酵、全自动灌装包装系统等设备、大罐发酵，超低温膜过滤系统生产纯生啤，酒精厂采用循环粉碎新工艺设备、双酶法低温连续蒸煮、真空冷却连续糖化设备、三塔节能差压蒸馏设备等；味精厂采用大容量新型发酵罐、全自动高速离心机和计算机控制真空煮晶罐等。所以，在设计计算时，要充分了解国内外发酵设备发展状况，结合实际情况，遵循上述原则进行工艺设计和设备选型。二、发酵设备设计与选型的内容(1)设备所负担的工艺操作任务和工作性质、工作参数等的确定。(2)不同型号设备的特点和性能评价。(3)设备生产能力的确定。(4)设备台数的确定(考虑余量)。(5)设备主要尺寸的确定。(6)设备化工过程(换热器、塔板数等)的计算。二、发酵设备设计与选型的内容(7)设备动力消耗的计算。(8)材质的选择和用量的计算。(9)壁厚的计算，(10)其他特殊情况的考虑。第二节设备生产能力、数量和容积的设计计算•由于发酵行业产品较多，不同产品的生产工艺也各不相同，所以设备设计和选型将会有较大的差异。因此，只有在充分了解工艺的基础上才能进行设计和选型。•啤酒、味精、白酒和有机酸等产品的生产的主要环节是间歇式操作，酒精、甘油等产品的生产连续性较强，大部分环节能做到连续生产。一、间歇式发酵设备生产能力、数量和容积的设计计算•从投资看，在相同规模下，选择单台设备容量大些、台数少些比单台设备容量小些、台数多的投资费用要少。而老厂改造，就要考虑原有设备利用问题。设备容量和数量的确定，不仅要考虑投资费用，有时出于工艺的要求以及生化反应和化学工程学的需要，还要优先考虑对生产有利的因素，而将设备投资的经济观点放到次要地位。例如酒精生产的拌料罐的容积不能过大，以防止原料中因酶的作用而转化出过多的糖；好气发酵设备要求有一定的高径比；啤酒大罐发酵时要求15h之内满罐等。二、连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算•发酵工厂有间歇操作，也有连续操作，如酒精厂的连续蒸煮设备以及连续蒸馏设备等。连续操作设备在设计中，既要考虑生产能力又要考虑混合、反应处理效果。通常为提高反应效果的具体做法是：在满足生产能力的前提下，选择设备时要考虑其高径比和设备数量。如连续蒸煮、连续发酵设备通常取3—5个罐串联。二、连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算•设计连续操作设备的容量和主要尺寸的依据是：①物料流量qv(m3／s或t／s)②物料在设备中的逗留时间t(s)；③物料在设备各部位的流速v(m／s)。物料流量qv是根据设计的生产规模，通过计算确定的。物料在连续操作设备中的逗留时间则取决于生产工艺的要求和目的。以连消和连续蒸煮为例，同时用蒸汽加热物料，连消在加热区的逗留时间比蒸煮要短得多，前者以杀菌和保存营养为主；后者则要考虑充分糊化物料。二、连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算1．生产能力的确定对于连续生产操作设备，其生产能力是在保证生产工艺条件的基础上，单位时间通过设备的物料量，由工厂的规模与物料衡算确定。以淀粉质原料，年产30000t酒精厂为例，根据物料衡算，蒸煮醪的体积流量为45m3／h。因此要求连续蒸煮设备的生产能力即为45m3／h。二、连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算二、连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算二、连续操作设备生产能力、数量和容积的设计计算4．设备主要尺寸计算容器类设备的主要尺寸计算方法同间歇操作设备的计算方法。但连续操作设备为保证其顺序性和连续性，通常高径比要比间歇操作设备大一些。具体情况，可根据生产特点加以确定。第三节发酵生产设备计算与选型实例一、酒精工厂三塔式蒸馏设备一、酒精工厂三塔式蒸馏设备一、酒精工厂三塔式蒸馏设备第四节通用设备选择